一、什么是核能?
核能是人类历史上的一项伟大发现,是从原子核中释放出来的能量,又称原子能。我们常说的核能是指核聚变能、核裂变能、核衰变能,都符合爱因斯坦的质能方程E=mc2,其中E=能量,m=质量,c=光速。我们平时感受到太阳发出的光和热,是核聚变能,而核能发电利用的核能主要是核裂变能。核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀—235、钚—239、铀—233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。
目前,世界上核电厂使用的核燃料基本是铀—235,当铀—235原子核在中子作用下,分裂成两或三个原子序数较小的原子核的同时释放大量的能量。根据爱因斯坦的质能方程,核电厂只需要较少的核燃料,就可以产生大量的核裂变能用来发电。
二、为什么要发展核电?
自上世纪50年代以来,美国首次实现核能发电商业化应用以来,英法俄等国陆续建设了功率在30万千瓦以上的核电机组,经过近70年的发展,核电已与火电、水电构成世界电力能源供应的三大支柱之一。
(1)核电是清洁低碳能源。核电是通过核裂变能发电,与化石燃料发电相比,不排放一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害气体和固体微粒,也不排放产生温室效应的二氧化碳,生态环境效益显著。同时,随着先进核电技术的日益成熟,使用后的乏燃料会转化为新的可裂变燃料,这些燃料经过加工处理后可重新使用。
(2)核电是经济性能源。发电厂每度电的成本是由电厂建造投资费、燃料费和管理维修费三部分组成的,其中主要是前两项。核能发电的成本中,核电站燃料费只占总发电成本的30%—40%,而火电厂燃料费占总发电成本的60%—70%。燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法稳定。
(3)核电是可持续利用能源。核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,一座百万千瓦的核电厂一年只需30公吨的铀燃料。世界上已探明的铀储量约490万吨,钍储量约275万吨,根据国际原子能机构估算,这些铀、钍资源可供世界核电站使用50年以上。随着核聚变技术的不断深入研究和突破,未来将实现核聚变能发电,按目前世界能源消费水平,地球上可供原子核聚变的氘和氚,能供人类使用上千亿年。(朱圣焱)
